(57)【要約】【課題】固体撮像装置において、画素分離領域上に設けられる電極に正電荷が印加されると、画素分離領域の抵抗増加や、読み出し電圧の変動、ホットエレクトロンの発生による画質劣化に繋がる。【解決手段】Ｐ型画素分離領域３０６の上方には、駆動時に正電荷が印加される接続電極３０８と、駆動時に正電荷が印加されない接続電極３０９がゲート絶縁膜３０７を介して形成される。また、接続電極３０８の下方における半導体基板３０１の表面には、Ｐ型不純物を選択的に導入することによって、画素分離領域３０６よりＰ型不純物濃度が高い高濃度Ｐ型不純物領域３１０が形成されている。接続電極３０８が印加されても、高濃度Ｐ型不純物領域３１０によって、画素分離領域３０６のホール濃度が確保される。【選択図】図３
2007299806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像装置であって、
半導体基板上に行方向及び列方向に配列される複数の第１導電型の光電変換領域と、
前記光電変換領域の各々を分離する第２導電型の画素分離領域と、
前記光電変換領域の各列の間を列方向に延びる複数の第１導電型の電荷転送領域と、
前記電荷転送領域の各々の上方に交互に配置される複数の第１及び第２の転送電極と、
前記画素分離領域の上方を行方向に延び、前記第１の転送電極の各々を接続する複数の第１の接続電極と、
前記第１の接続電極の各々に沿って行方向に延び、前記第２の転送電極の各々を接続する複数の第２の接続電極と、
前記第１の接続電極の少なくとも一部の下方において、前記画素分離領域の表面に形成され、前記画素分離領域より第２導電型不純物の濃度が高い高濃度不純物領域とを備える、固体撮像装置。
【請求項２】
前記第１の接続電極には、正電圧が印加されることを特徴とする、請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
前記半導体基板の表面に形成される絶縁膜を更に備え、
前記第１及び第２の転送電極と、前記第１及び第２の接続電極とは、前記絶縁膜上に形成されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
列方向における前記高濃度不純物領域の幅は、隣接する一対の前記電荷転送領域の間隔より小さいことを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記高濃度不純物領域は、前記第２の接続電極の下方に延びるように形成されることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
半導体基板上に行方向及び列方向に配列される複数の第１導電型の光電変換領域と、
前記光電変換領域の各々を分離する第２導電型の画素分離領域と、
前記光電変換領域の各列の間を列方向に延びる複数の第１導電型の電荷転送領域と、
前記電荷転送領域の各々の上方に交互に配置される複数の第１及び第２の転送電極と、
前記画素分離領域の上方を行方向に延び、前記第１の転送電極の各々を接続する複数の第１の接続電極と、
前記第１の接続電極の各々に沿って行方向に延び、前記第２の転送電極の各々を接続する複数の第２の接続電極とを備える固体撮像装置の製造方法であって、
前記光電変換領域と、前記画素分離領域と、前記電荷転送領域とが形成された半導体基板を用意する工程と、
前記第１の接続電極が形成される領域の下方に、第２導電型不純物を選択的に導入して、第２導電型不純物の濃度が前記画素分離領域より高い高濃度不純物領域を形成する工程とを備える、固体撮像装置の製造方法。
【請求項７】
半導体基板上に行方向及び列方向に配列される複数の第１導電型の光電変換領域と、
前記光電変換領域の各々を分離する第２導電型の画素分離領域と、
前記光電変換領域の各列の間を列方向に延びる複数の第１導電型の電荷転送領域と、
前記電荷転送領域の各々の上方に交互に配置される複数の第１及び第２の転送電極と、
前記画素分離領域の上方を行方向に延び、前記第１の転送電極の各々を接続する複数の第１の接続電極と、
前記第１の接続電極の各々に沿って行方向に延び、前記第２の転送電極の各々を接続する複数の第２の接続電極とを備える固体撮像装置の製造方法であって、
前記光電変換領域と、前記画素分離領域と、前記電荷転送領域とが形成された半導体基板を用意する工程と、
前記半導体基板上に前記第２の転送電極と、前記第２の接続電極とを形成する工程と、
前記第２の接続電極をマスクの一部として、前記画素分離領域の表面のうち、前記第１の接続電極が形成される領域の下方に、第２導電型不純物を選択的に導入して、第２導電型不純物の濃度が前記画素分離領域より高い高濃度不純物領域を形成する工程とを備える、固体撮像装置の製造方法。
【請求項８】
前記高濃度不純物領域を形成する工程において、列方向における幅が隣接する一対の電荷転送領域の間隔より狭い領域に第２導電型不純物を導入することを特徴とする、請求項６または請求項７のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項９】
前記高濃度不純物領域を形成する工程において、前記半導体基板と直交し、かつ、前記光電変換領域の行と平行な平面に対して、所定の角度をなすようにイオンを注入することによって、第２導電型不純物を導入することを特徴とする、請求項６から請求項８のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置およびその製造方法に関し、より特定的には、ＣＣＤ型固体撮像装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体撮像装置は、デジタルカメラや携帯電話等の画像入力デバイスとして、広く使用されている。例えば、特許文献１には、ＣＣＤ型固体撮像装置及びその製造方法が記載されている。
【０００３】
図１０は、特許文献１に記載される従来の固体撮像装置の断面図である。
【０００４】
図１０に示される従来の固体撮像装置は、主な構成として、複数のＮ+型光電変換領域９０３が形成されたＮ型半導体基板９０１と、Ｎ型半導体基板９０１表面の酸化膜９０８を介して２層に形成されたポリシリコン電極９０９及び９１０とを備える。
【０００５】
Ｎ型半導体基板９０１には、Ｐ型ウェル領域９０２が形成され、Ｐ型ウェル領域９０２の内部に、Ｎ+型光電変換領域９０３と、隣接する一対のＮ+型光電変換領域９０３の間に位置するＮ型不純物領域９０４とが形成されている。
【０００６】
Ｎ+型光電変換領域９０３の表面には、Ｐ+型不純物領域９０５が形成されている。また、Ｎ型不純物領域９０４の表面には、Ｐ型の不純物を導入することによって、低濃度Ｐ型不純物領域９１３と、Ｐ型画素分離領域９０６と、Ｐ型画素分離領域９０６よりＰ型不純物濃度が高い高濃度Ｐ型不純物領域９０７とが形成されている。
【０００７】
画素分離領域９０６及び低濃度Ｐ型不純物領域９１３の上方には、ポリシリコン電極９０９及び９１０が２層に形成されている。１層目のポリシリコン電極９０９は、酸化膜９０８上に形成され、２層目のポリシリコン電極９１０は、ポリシリコン電極９０９の表面を覆う酸化膜を介して、一対のポリシリコン電極９０９の両方の上方に形成されている。更に、ポリシリコン電極９０９及び９１０の上方及び側方には、層間絶縁膜９１２を介して、遮光膜９１１が形成されている。
【０００８】
図１０に示される従来の固体撮像装置は、画素分離領域９０６の表面の一部に形成された高濃度Ｐ型不純物領域９０７によって、画素分離領域９０６内のホール濃度を高くし、駆動時における画素分離領域９０６の抵抗を小さくすることができる。
【特許文献１】特開２００３−２５８２３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記の従来の固体撮像装置には以下の課題がある。
【００１０】
第１に、１層目のポリシリコン電極９０９に正電圧が印加された場合、正電圧の印加によって、ポリシリコン電極９０９の下方に位置する画素分離領域９０６の一部と、低濃度Ｐ型不純物領域９１３の一部に存在するホールが排斥される。この結果、画素分離領域９０６及び低濃度Ｐ型不純物領域９１３の抵抗が増大するという問題がある。
【００１１】
第２に、ポリシリコン電極９０９に、画素分離領域９０６が空乏化する程度に高い正電圧が印加された場合、画素領域は、電気的にフローティング状態となり、読み出し電圧が変動するという問題もある。
【００１２】
第３に、１層目のポリシリコン電極９０９に正電圧が印加されると、高濃度Ｐ型不純物領域９０７より不純物濃度が低い画素分離領域９０６及び低濃度Ｐ型不純物領域９１３のポテンシャルは、高濃度Ｐ型不純物領域のポテンシャルに比べて大きく変動する。したがって、高濃度Ｐ型不純物領域９０７と、画素分離領域９０６及び低濃度Ｐ型不純物領域９１３との間に強電界が生じる。この強電界は、ホットエレクトロンを発生させる。ホットエレクトロンは、固体撮像装置におけるノイズ成分となるため、出力画像の画質が劣化するという問題がある。
【００１３】
特に、１層目のポリシリコン電極９０９が画素分離領域９０６上のみならず、Ｎ+型光電変換領域９０３の上方にまで形成されている場合には、基板内部のポテンシャル変動は更に大きくなる。ポテンシャル変動の増大に従って、より多くのホットエレクトロンが発生するため、更なる画質劣化に繋がる。
【００１４】
それ故に、本発明は、ポリシリコン電極に正電圧が印加される場合であっても、画素分離領域の抵抗増加と、読み出し電圧の変動と、ホットエレクトロンの発生による画質劣化とを抑制することができる固体撮像装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
第１の発明は、固体撮像装置であって、半導体基板上に行方向及び列方向に配列される複数の第１導電型の光電変換領域と、光電変換領域の各々を分離する第２導電型の画素分離領域と、光電変換領域の各列の間を列方向に延びる複数の第１導電型の電荷転送領域と、電荷転送領域の各々の上方に交互に配置される複数の第１及び第２の転送電極と、画素分離領域の上方を行方向に延び、第１の転送電極の各々を接続する複数の第１の接続電極と、第１の接続電極の各々に沿って行方向に延び、第２の転送電極の各々を接続する複数の第２の接続電極と、第１の接続電極の少なくとも一部の下方において、画素分離領域の表面に形成され、画素分離領域より第２導電型不純物の濃度が高い高濃度不純物領域とを備える。
【００１６】
第２の発明は、固体撮像装置の製造方法であって、光電変換領域と、画素分離領域と、電荷転送領域とが形成された半導体基板を用意する工程と、第１の接続電極が形成される領域の下方に、第２導電型不純物を選択的に導入して、第２導電型不純物の濃度が画素分離領域より高い高濃度不純物領域を形成する工程とを備える。
【００１７】
第３の発明は、固体撮像装置の製造方法であって、光電変換領域と、画素分離領域と、電荷転送領域とが形成された半導体基板を用意する工程と、半導体基板上に第２の転送電極と、第２の接続電極とを形成する工程と、第２の接続電極をマスクの一部として、画素分離領域の表面のうち、第１の接続電極が形成される領域の下方に、第２導電型不純物を選択的に導入して、第２導電型不純物の濃度が画素分離領域より高い高濃度不純物領域を形成する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る固体撮像装置は、画素分離領域内に高濃度Ｐ型不純物領域を有するので、画素分離領域の上方に配置される電極に正電圧が印加される場合であっても、画素分離領域のホール濃度を確保することができるので、電極下の抵抗の増大を抑制することが可能となる。
【００１９】
また、本発明に係る固体撮像装置は、高濃度Ｐ型不純物領域によって画素分離領域の空乏化を併せて防止することができるので、読み出し電圧の変動を抑制することが可能となる。
【００２０】
更に、本発明に係る固体撮像装置は、正電圧が印加される電極下のポテンシャル変動を併せて抑制することができるので、ポテンシャル変動により生じる強電界を緩和し、画質劣化の要因であるホットエレクトロンの発生を抑制することが可能となる。
【００２１】
更に、本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、上記の効果を奏する固体撮像装置を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図である。
【００２３】
図１を参照して、本実施形態に係る固体撮像装置１は、ＣＣＤ型固体撮像装置として実現される。固体撮像装置１は、半導体基板上に形成された画素領域（撮像領域）１０１と、水平転送レジスタ１０２と、電荷電圧変換部１０３とを備える。
【００２４】
画素領域１０１は、フォトダイオード等の光電変換素子を含み、行方向及び列方向の二次元状に配列された複数のセンサ部（画素）１０４と、センサ部１０４の各列の間を列方向に延びる複数の垂直転送レジスタ１０５とを含む。
【００２５】
垂直転送レジスタ１０５は、列方向に整列するセンサ部１０４の各々に蓄積された信号電荷を、順に垂直方向（水平転送レジスタが延びる方向）に転送しながら、水平転送レジスタ１０２に出力する。
【００２６】
水平転送レジスタ１０２は、垂直転送レジスタ１０５の各々から転送された１ライン分の信号電荷を、順に水平方向（電荷電圧変換部へ向かう方向）に転送しながら、電荷電圧変換部１０３に出力する。
【００２７】
電荷電圧変換部１０３は、例えば、フローティングディフュージョン（ＦＤ）アンプであり、水平転送レジスタ１０２から出力された信号電荷を信号電圧に変換し、変換された信号電圧をＣＣＤ出力として出力する。
【００２８】
以下、本実施形態に係る固体撮像装置１の構造の詳細について説明する。
【００２９】
図２は、図１に示されるセンサ部の構造平面図であり、具体的には、センサ部−センサ部間の分離領域を示す構造平面図である。また、図３は、図２に示されるＡ−Ａ’ラインの断面図であり、図４は、図２に示されるＢ−Ｂ’ラインの断面図である。尚、図２においては、記載の便宜上、図３及び図４に示される構成の一部が省略されている。
【００３０】
図２〜図４を参照して、Ｎ型半導体基板３０１の表面には、入射光を光電変換して得られた信号電荷を蓄積する複数のフォトダイオード（ＰＤ）２０１（図１に示されるセンサ部１０４に対応）と、Ｎ型半導体基板３０１の表面においてフォトダイオード２０１の各列に沿って延び、垂直転送レジスタ１０５として機能する電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂとが形成されている。
【００３１】
電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂの上方には、列方向に交互に整列する複数の転送電極２０３及び２０４がゲート絶縁膜３０７を介して配置されている。更に、画素分離領域３０６の上方には、行方向に延び、行方向に整列する複数の転送電極２０３に接続される接続電極３０８と、接続電極３０９に沿って行方向に延び、行方向に整列する複数の転送電極２０４に接続される接続電極３０９とがゲート絶縁膜３０７を介して形成されている。転送電極２０３及び接続電極３０８には、駆動時に正電圧が印加されるが、転送電極２０４及び接続電極３０９には、駆動時に正電荷は印加されない。尚、転送電極２０３及び２０４と、接続電極３０８及び３０９とは、固体撮像装置１のゲート電極を構成している。
【００３２】
また、図３及び図４に示されるように、Ｎ型半導体基板３０１には、Ｐ型ウェル領域３０２が形成されている。Ｐ型ウェル領域３０２の内部には、ＰＤ２０１を構成するＮ+型不純物領域３０３及びＰ+型不純物領域３０４と、電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂと、隣接する一対の画素（センサ部１０４）を互いに分離するＰ型画素分離領域３０６とが形成されている。
【００３３】
更に、接続電極３０８の下方におけるＮ型半導体基板３０１の表面には、Ｐ型不純物を選択的に導入することによって、画素分離領域３０６よりＰ型不純物濃度が高い高濃度Ｐ型不純物領域３１０が形成されている。図２〜４においては、記載の都合上、一部の高濃度Ｐ型不純物領域３１０のみが示されているが、実際には、各ＰＤ２０１に対応して複数の高濃度Ｐ型不純物領域３１０が形成されている。
【００３４】
尚、接続電極３０８及び３０９と、ゲート絶縁膜３０７とを覆うように、層間絶縁膜３１１が形成され、層間絶縁膜３１１の表面には、接続電極３０８及び３０９を覆うように遮光膜３１２が形成されている。遮光膜３１２は、入射光が電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂに光が入り込むのを阻止するために設けられるものである。
【００３５】
上述のように、本実施形態に係る固体撮像装置１は、正電圧が印加される接続電極３０８の少なくとも一部の下方に高濃度Ｐ型不純物領域３１０が形成されている点に特徴を有する。この特徴によって、本実施形態に係る固体撮像装置は、従来の固体撮像装置と比べて次のような利点を備える。
【００３６】
まず、一般的に、ＰＤに入射した光は光電変換され、電子−ホール対が発生する。光電変換によって発生した電子は、信号電荷としてＰＤに蓄積される。一方、発生したホールの多くは、ＰＤ表面のＰ型不純物領域を経由して素子周辺部（グランド領域）へ抜ける。この時、水平転送レジスタ側には、ホールがグランド領域へ抜ける経路を確保できないことから、水平転送レジスタ側で発生したホールは水平転送レジスタと反対側に抜けて行く。
【００３７】
また、転送電極に正電圧が印加された場合、当該転送電極下のホールが排斥されるため、ホール濃度が減少し、ＰＤで発生したホールが素子周辺部へ抜けるための経路の抵抗が増大する。
【００３８】
これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置１は、接続電極３０８の直下に高濃度Ｐ型不純物領域３１０を有するので、ＰＤ２０１で発生したホールが素子周辺部へ抜ける経路の抵抗の増大を抑制することができ、当該経路をホール電流が流れることによって生じる電圧降下を小さく抑えられる。
【００３９】
ホール電流による電圧降下が小さく抑えられることによって、画素領域１０１の上下方向（垂直方向）に生じる電位差が小さくなるため、画素領域１０１の上下方向（垂直方向）の画素位置に応じて現れる画素間の信号飽和量の不均一性を軽減することができる。
【００４０】
また、接続電極３０８に画素分離領域３０６を空乏化させる程度に高い電圧（画素分離領域３０６に導入された不純物の濃度によるが、例えば、１５Ｖ程度）が印加された場合であっても、高濃度Ｐ型不純物領域３１０によって、画素分離領域３０６の空乏化が防止される。したがって、本実施形態に係る固体撮像装置１は、ＰＤで発生したホールが素子周辺部へ抜ける経路を維持し、センサ部１０４がフローティング状態となるのを回避することができるので、読み出し電圧が変動するという特性劣化を防止することができる。
【００４１】
更に、一般的な固体撮像装置においては、接続電極３０８に正電圧が印加されると、接続電極３０８下方のポテンシャルが変化する。特に、図３に示されるように、Ｎ+型不純物領域３０３の上方と、画素分離領域３０６の上方とに亘って接続電極３０８が形成される場合には、不純物濃度の差によって、Ｎ+型不純物領域３０３及び画素分離領域３０６のポテンシャルに大きな差が生じ、強電界が発生する。この強電界は、ホットエレクトロンを発生させる。発生したホットエレクトロンは、ＣＣＤ型固体撮像素子のノイズ成分となり、画質を劣化させる要因となる。
【００４２】
これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置１は、高濃度Ｐ型不純物領域３１０を有するので、正電圧が印加される接続電極３０８下のポテンシャル変動を抑制することができる。したがって、本実施形態に係る固体撮像装置によれば、ホットエレクトロンの発生を抑制し、ＣＣＤ固体撮像素子の画質劣化を防止することができる。
【００４３】
以下、図５Ａ〜図５Ｃを参照しながら、本実施形態に係る固体撮像装置１の製造方法を説明する。
【００４４】
図５Ａ〜図５Ｃは、図１に示される固体撮像装置の製造方法を示す概略工程図である。図５Ａ〜図５Ｃにおいては、左欄に図２のＡ−Ａ’ライン（画素垂直分離部）の断面図が示され、右欄に図２のＢ−Ｂ’ラインの断面図が示されている。
【００４５】
＜ａ：Ｎ+型不純物領域形成工程＞
図５Ａ（ａ）を参照して、Ｐ型ウェル領域３０２が形成された半導体基板３０１を用意し、熱酸化法等によって、半導体基板３０１の表面にゲート絶縁膜３０７を形成する。例えば、ゲート絶縁膜３０７は、酸化シリコン膜である。また、ゲート絶縁膜３０７の膜厚は、例えば２０ｎｍである。
【００４６】
ゲート絶縁膜３０７の形成後、ゲート絶縁膜３０７の表面にフォトレジストを形成する。そして、図５Ａ（ａ）において二点鎖線で示されるように、ゲート絶縁膜３０７の表面のうち、ＰＤのＮ+型不純物領域３０３を形成すべき部分が露出するように、フォトレジストの一部を選択的に除去する。
【００４７】
次に、砒素（Ａｓ）等のＮ型不純物をイオン注入によって半導体基板３０１に導入する。この工程におけるイオン注入条件として、例えば、注入エネルギーを５００ｋｅＶ、ドーズ量を２×１０12個／ｃｍ2に設定する。これにより、ＰＤを構成するＮ+型不純物領域３０３が形成される。
【００４８】
＜ｂ：画素分離領域形成工程＞
次に、Ｎ+型不純物領域３０３の形成工程で使用されたフォトレジストを完全に除去した後、ゲート絶縁膜３０７の表面全体にフォトレジストを形成する。そして、図５Ａ（ｂ）において二点鎖線で示されるように、ゲート絶縁膜３０７表面のうち、画素分離領域３０６を形成すべき部分が露出するように、フォトレジストの一部を選択的に除去する。
【００４９】
その後、フォトレジストをマスクとして、硼素（Ｂ）等のＰ型不純物をイオン注入によって半導体基板３０１に導入する。この工程における注入条件として、例えば、注入エネルギーを３０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０12個／ｃｍ2と、注入エネルギーを２００ｋｅＶ、ドーズ量を３×１０12個／ｃｍ2とに設定する。この工程により、隣接するＰＤ２０１を互いに分離する機能を果たす画素分離領域３０６が形成される。
【００５０】
＜ｃ：電荷転送領域形成工程＞
次に、画素分離領域形成工程において使用されたフォトレジストを完全に除去した後、ゲート絶縁膜３０７の表面全体にフォトレジストを形成する。そして、図５Ａ（ｃ）において二点鎖線で示されるように、ゲート絶縁膜３０７表面のうち、電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂを形成すべき部分が露出するように、フォトレジストの一部を選択的に除去する。
【００５１】
その後、フォトレジストをマスクとして、砒素（Ａｓ）等のＮ型不純物をイオン注入によって半導体基板３０１に導入する。この工程における注入条件として、例えば、注入エネルギーを２００ｋｅＶ、ドーズ量を４×１０12個／ｃｍ2に設定する。この工程により、電荷を水平転送レジスタへと転送する電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂが形成される。
【００５２】
＜ｄ：高濃度Ｐ型不純物形成工程＞
次に、電荷転送領域形成工程において使用されたフォトレジストを完全に除去した後、ゲート絶縁膜３０７の表面全体にフォトレジストを形成する。そして、図５Ａ（ｄ）において二点鎖線で示されるように、ゲート絶縁膜３０７表面のうち、高濃度Ｐ型不純物領域３１０を形成すべき部分が露出するように、フォトレジストの一部を選択的に除去する。
【００５３】
その後、硼素（Ｂ）等のＰ型不純物をイオン注入によって半導体基板３０１に導入する。この工程における注入条件として、例えば、注入エネルギーを２０ｋｅＶ、ドーズ量を２×１０13個／ｃｍ2に設定する。この工程により、画素分離領域３０６の抵抗の増加と、ポテンシャル変動とを抑制する高濃度Ｐ型不純物領域３１０が形成される。
【００５４】
＜ｅ：電極形成工程１＞
図５Ｂを参照して、高濃度Ｐ型不純物形成工程において使用されたフォトレジストを完全に除去した後、ＣＶＤ法等によってゲート絶縁膜３０７上に多結晶シリコンを堆積させる。多結晶シリコンの膜厚は、例えば、３００ｎｍである。次に、多結晶シリコン膜の表面の全体にフォトレジストを形成した後、形成されたフォトレジストのうち、転送電極２０４（図２）及び接続電極３０９を形成すべき領域を除いて、フォトレジストの一部を選択的に除去する。
【００５５】
その後、形成されたフォトレジストをマスクとして、多結晶シリコン膜の一部を、例えば、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）によって除去し、図５Ｂ（ｅ）に示される接続電極３０９と、図２に示される転送電極２０４とを形成する。
【００５６】
＜ｆ：絶縁膜形成工程＞
次に、電極形成工程１において使用されたフォトレジストを完全に除去した後、図５Ｂ（ｆ）に示されるように、熱酸化法等によって接続電極３０９の表面に絶縁膜３０５を形成する。絶縁膜３０５は、接続電極３０９を他の部分から電気的に分離するために形成されるものであり、その膜厚は、例えば５０ｎｍである。
【００５７】
＜ｇ：電極形成工程２＞
次に、ゲート絶縁膜３０７の表面に、ＣＶＤ法等によって多結晶シリコンを堆積させる。多結晶シリコン膜の膜厚は、例えば３００ｎｍである。次に、多結晶シリコン膜表面の全体にフォトレジストを形成した後、形成されたフォトレジストのうち、転送電極２０３（図２）及び接続電極３０８を形成すべき領域を除いて、フォトレジストの一部を選択的に除去する。
【００５８】
その後、形成されたフォトレジストをマスクとして、多結晶シリコンの一部を、例えばＲＩＥによって除去し、図５Ｂ（ｇ）に示される接続電極３０８と、図２に示される転送電極２０３とを形成する。
【００５９】
＜ｈ：Ｐ+不純物領域形成工程＞
次に、電極形成工程２において使用されたフォトレジストを完全に除去した後、ゲート絶縁膜３０７上にフォトレジストを形成する。次に、ゲート絶縁膜３０７表面のうち、ＰＤの一部を構成するＰ+型不純物領域３０４を形成すべき部分が露出するように、フォトレジストの一部を選択的に除去する。
【００６０】
その後、硼素（Ｂ）等のＰ型不純物をイオン注入によって半導体基板３０１に導入する。この工程におけるイオン注入条件として、注入エネルギーを１０ｋｅＶ、ドーズ量を５×１０14個／ｃｍ2に設定する。この工程により、図５Ｂ（ｈ）に示されるように、ＰＤの一部を構成するＰ+型不純物領域３０４が形成される。
【００６１】
＜ｉ：層間絶縁膜・遮光膜形成工程＞
図５Ｃを参照して、Ｐ+型不純物領域形成工程において使用されたフォトレジストを完全に除去した後、ゲート絶縁膜３０７と、転送電極２０３及び２０４（図２）と、接続電極３０８、絶縁膜３０５とを覆うように、層間絶縁膜３１１を形成する。層間絶縁膜３１１は、例えば、シリコン酸化膜である。
【００６２】
次に、層間絶縁膜３１１の表面に、例えばタングステン膜を形成する。このタングステン膜上にフォトレジストを形成した後、フォトレジストのうち、遮光膜３１２を形成すべき領域を除いて、フォトレジストの一部を選択的に除去する。
【００６３】
その後、形成されたフォトレジストをマスクとして、タングステン膜の一部を、例えばＲＩＥによって選択的に除去することによって、図５Ｃ（ｉ）に示されるように、遮光膜３１２を形成する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る製造方法によれば、画素分離領域３０６表面のうち、正電圧が印加される接続電極３０８の下方に位置する部分に、高濃度Ｐ型不純物領域３１０を有する固体撮像装置１を形成することができる。上述したように、固体撮像装置１は、接続電極３０８に正電圧が印加された場合であっても、接続電極３０８下方のホールの排斥に起因するＰ型画素分離領域３０６の抵抗の増大を抑制することができる。
【００６５】
また、従来の固体撮像装置では、接続電極３０８に、Ｐ型画素分離領域３０６を空乏化する程度に高い電圧（画素分離領域３０６の不純物濃度によって変化するが、例えば１５Ｖ）が印加された場合、画素内がフローティング状態となるため、読み出し電圧が変動する。これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置は、高濃度Ｐ型不純物領域３１０を有するため、画素分離領域３０６の空乏化を防止し、その結果、読み出し電圧の変動を抑制することが可能となる。
【００６６】
更に、一般に、接続電極３０８に正電圧が印加されると、接続電極３０８下方のポテンシャルが変動する。ポテンシャル変動がもたらす強電界は、ホットエレクトロンの発生に繋がる。ホットエレクトロンは、ＣＣＤ型固体撮像装置のノイズ成分となり、画質を劣化させる要因となる。これに対して、本実施形態に係る固体撮像装置は、高濃度Ｐ型不純物領域３１０によって、接続電極３０８下方のポテンシャル変動を抑えることができるので、ホットエレクトロンの発生を抑制し、ホットエレクトロンに起因する画質劣化を防止することが可能となる。
【００６７】
尚、本実施形態に係る固体撮像装置において、接続電極３０８に印加された正電圧は、半導体基板３０１の表面と平行な方向に広がるように、半導体基板３０１に印加される。それ故に、高濃度Ｐ型不純物領域３１０は、接続電極３０８の直下のみならず、隣接する接続電極３０９の下方にも延びるように形成されることがより好ましい。高濃度Ｐ型不純物領域３１０が接続電極３０９の下方にも形成される場合、接続電極３０８に正電荷を印加することによって生じる影響を更に抑制することが可能となる。
【００６８】
（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面図である。尚、図６は、図２のＢ−Ｂ’ラインの断面図に相当する。
【００６９】
本実施形態に係る固体撮像装置２の基本的な構成は、第１の実施形態に係るものと同様であるので、以下の説明では、本実施形態と第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００７０】
図６を参照して、行方向における高濃度Ｐ型不純物領域３１０の幅Ｗ１は、同方向に隣接する一対の電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂの間隔Ｗ２より小さくなるように設定されている。したがって、行方向において、高濃度Ｐ型不純物領域３１０と電荷転送領域２０２との間には隙間が形成される。
【００７１】
このような構成を有する固体撮像装置２は、次のような不具合を回避することができる。まず、高濃度Ｐ型不純物領域３１０が電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂが重なり合うように形成された場合には、電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂに蓄積可能な最大電荷量が減少する。次に、高濃度Ｐ型不純物領域３１０が電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂに接するように形成された場合には、高濃度Ｐ型不純物領域３１０は、電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂとの接触箇所のポテンシャルを変化させる（具体的には、当該接触箇所のポテンシャルが低下する）。この結果、電荷転送領域２０２ａ及び２０２ｂが転送可能な最大電荷量が減少し、電荷の転送効率が悪化する。
【００７２】
これに対して、図６に示される構成によれば、上記のような不具合を回避することができるので、本実施形態に係る固体撮像装置１の特性を更に向上することができる。
【００７３】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一工程を示す図である。
【００７４】
本実施形態に係る固体撮像装置２の製造方法は、図５Ａ（ｄ）に示される工程（高濃度Ｐ型不純物領域形成工程）を除いて、第１の実施形態に係る製造方法と同様である。したがって、以下では、高濃度Ｐ型不純物形成工程についてのみ詳細を説明する。
【００７５】
＜ｄ：高濃度Ｐ型不純物形成工程＞
電荷転送領域形成工程（図５Ａ（ｃ））において使用されたフォトレジストを完全に除去した後、ゲート絶縁膜３０７の表面全体にフォトレジストを形成する。そして、図７において二点鎖線で示されるように、ゲート絶縁膜３０７表面のうち、高濃度Ｐ型不純物領域３１０を形成すべき部分が露出するように、フォトレジストの一部を選択的に除去する。このとき、行方向における開口部Ａｐの幅Ｗ３は、同方向において隣接する電荷転送領域２０２の間隔Ｗ２より小さくなるように設定される。その後、形成されたフォトレジストをマスクとして、硼素（Ｂ）等のＰ型不純物をイオン注入によって半導体基板３０１に導入し、高濃度Ｐ型不純物領域３１０を形成する。
【００７６】
尚、高濃度Ｐ型不純物領域３１０と、電荷転送領域２０２との間隔ｃは、Ｐ型不純物の注入条件（注入エネルギー及びドーズ量）に応じて変動するが、本実施形態においては、例えば、間隔ｃが０．１μｍとなるように注入条件が設定されている。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態に係る固体撮像装置２は、第１の実施形態に係るものと同様の効果を奏することができる。加えて、本実施形態に係る固体撮像装置２において、高濃度Ｐ型不純物領域３１０は、電荷転送領域２０２との間に隙間を有して形成されるため、高濃度Ｐ型不純物領域３１０による電荷転送領域２０２への干渉（すなわち、高濃度Ｐ型不純物領域３１０に起因する電荷転送領域２０２のポテンシャル変動）を抑制することができる。したがって、固体撮像装置２によれば、電荷転送領域２０２に蓄積可能な最大電荷量が減少することを回避して、電荷転送領域２０２の電荷転送効率が低下するのを抑制することが可能となる。
【００７８】
（第３の実施形態）
本実施形態に係る固体撮像装置３の構成は、第１の実施形態に係るものと同様であるが、製造方法が第１の実施形態に係るものとは異なる。以下では、本実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を中心に説明する。
【００７９】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す概略工程図である。尚、図８は、図２に示されるＡ−Ａ’ラインの断面図に相当する。
【００８０】
＜ａ：Ｎ+型不純物領域形成工程＞
まず、図８（ａ）に示されるように、Ｐ型ウェル領域３０２を有する半導体基板３０１に、Ｐ+型不純物領域３０４を形成する。Ｐ+型不純物領域３０４を形成する工程は、第１の実施形態の対応する工程（図５Ａ（ａ））と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００８１】
＜ｂ：画素分離領域形成工程及び転送領域形成工程＞
次に、図８（ｂ）に示されるように、画素分離領域３０６と、電荷転送領域２０２（破線）とを形成する。画素分離領域形成工程及び電荷転送領域形成工程は、第１の実施形態の対応する工程（それぞれ図５Ａ（ｂ）及び図５Ａ（ｃ））と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００８２】
＜ｃ：電極形成工程１＞
転送領域形成工程において使用されたフォトレジストを完全に除去した後、ＣＶＤ法等によってゲート絶縁膜３０７上に多結晶シリコンを堆積させる。多結晶シリコンの膜厚は、例えば３００ｎｍである。次に、多結晶シリコン膜の表面全体にフォトレジストを形成し、形成されたフォトレジスト表面のうち、転送電極２０４（図２）及び接続電極３０９を形成すべき領域を除いて、フォトレジストの一部を選択的に除去する。
【００８３】
その後、形成されたフォトレジストをマスクとして、多結晶シリコン膜の一部を、例えばＲＩＥによって除去し、図８（ｃ）に示される接続電極３０９と、図２に示される転送電極２０４とを形成する。
【００８４】
＜ｄ：高濃度Ｐ型不純物領域形成工程＞
次に、電極形成工程１において使用されたフォトレジストを完全に除去した後、ゲート絶縁膜３０７表面のうち、高濃度Ｐ型不純物領域３１０を形成すべき領域が露出するようにフォトレジストの一部を選択的に除去し、フォトレジスト７１４を形成する。
【００８５】
その後、フォトレジスト７１４及び接続電極３０９をマスクとして、イオン注入によって硼素（Ｂ）等のＰ型不純物をセルフアラインで半導体基板３０１に導入する。この工程における注入条件として、例えば、注入エネルギーを２０ｋｅＶ、ドーズ量を２×１０13個／ｃｍ2に設定する。この工程により、高濃度Ｐ型不純物領域３１０が形成される。また、Ｐ型不純物イオンは、図８（ｅ）の矢印で示されるように、半導体基板３０１の表面と直交する方向に打ち込まれる。
【００８６】
＜ｅ：絶縁膜形成工程＞
次に、フォトレジスト７１４を完全に除去した後、図８（ｅ）に示されるように、絶縁膜３０５を形成する。この工程は、第１の実施形態の対応する工程（図５Ｂ（ｆ））と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００８７】
＜ｆ：電極形成工程２＞
次に、図８（ｆ）に示されるように、接続電極３０８を形成する。この工程は、第１の実施形態の対応する工程（図５Ｂ（ｇ））と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００８８】
＜ｇ：Ｐ+型不純物領域形成工程＞
次に、図８（ｇ）に示されるように、Ｐ+型不純物領域３０４が形成される。この工程は、第１の実施形態の対応する工程（図５Ｂ（ｈ））と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００８９】
＜ｈ：層間絶縁膜・遮光膜形成工程＞
次に、図８（ｈ）に示されるように、層間絶縁膜３１１と遮光膜３１２とをそれぞれ形成する。この工程は、第１の実施形態の対応する工程（図５Ｃ（ｉ））と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００９０】
本実施形態に係る製造方法では、図８（ｄ）に示されるように、接続電極３０９をマスクの一部として利用し、高濃度Ｐ型不純物領域３１０をセルフアラインで形成するため、位置合わせの精度良く高濃度Ｐ型不純物領域７０６を形成することができる。尚、本実施形態に係る製造方法によって製造された固体撮像装置３は、第１の実施形態に係るものと同様の効果を奏することができる。
【００９１】
（第４の実施形態）
図９は、本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一工程を示す図である。
【００９２】
本実施形態に係る製造方法は、高濃度Ｐ型不純物形成工程を除いて、第３の実施形態に係るものと同様である。したがって、以下では、本実施形態と第３の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００９３】
図９を参照して、本実施形態においては、高濃度Ｐ型不純物領域３１０を形成する工程において、Ｐ型不純物イオンの打ち込み方向に注入角がつけられている。より詳細には、Ｐ型不純物イオンは、半導体基板３０１の表面と直交し、かつ、センサ部の列とほぼ平行な平面Ｐｒｆに対して、所定角度θで交差する平面Ｐｉｎと平行な方向に注入される。本実施形態においては、例えばθは２０°に設定されている。
【００９４】
本実施形態に係る製造方法は、第３の実施形態に係るものと同様に、接続電極３０９をマスクの一部として使用して、位置合わせ精度良く高濃度Ｐ型不純物領域３１０を形成することができる。加えて、本実施形態に係る製造方法によれば、イオン注入角度がつけられることによって、接続電極３０９の下方にも延びる高濃度Ｐ型不純物領域３１０を形成することが可能となる。したがって、本実施形態に係る製造方法によれば、接続電極３０８への正電荷の印加に起因する影響を更に抑制することができる固体撮像装置４を実現することができる。
【００９５】
尚、上記の各実施形態では、単層電極構造を有する固体撮像装置の例を説明したが、本発明は、２層以上の電極構造を有する固体撮像装置についても同様に適用できる。２層以上の電極構造を有する固体撮像装置に本発明が適用された場合でも、上記の各実施形態と同様に、転送電極に正電圧が印加されることによって生じる影響を抑制することができる。
【００９６】
また、上記の第１の実施形態において、高濃度Ｐ型不純物領域を形成する工程では、第４の実施形態と同様に不純物イオンの注入時に注入角度をつけても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、画素分離領域の抵抗の増加や、読み出し電圧の変動、ホットエレクトロンの発生による画質悪化等が抑制された固体撮像装置を実現できるので、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ等に使用されるＣＣＤ型固体撮像素子に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る固体撮像装置の概略構成を示す図
【図２】センサ部−センサ部間の分離領域を示す構造平面図
【図３】図２に示されるＡ−Ａ’ラインの断面図
【図４】図２に示されるＢ−Ｂ’ラインの断面図
【図５Ａ】固体撮像装置の製造方法を示す概略工程図
【図５Ｂ】図５Ａに続く概略工程図
【図５Ｃ】図５Ｂに続く概略工程図
【図６】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の断面図
【図７】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一工程を示す図
【図８】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法を示す概略工程図
【図９】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像装置の製造方法の一工程を示す図
【図１０】従来の固体撮像装置の断面図
【符号の説明】
【００９９】
１〜４  固体撮像装置
２０１  フォトダイオード（ＰＤ）
２０２  電荷転送領域
２０３、２０４  転送電極
３０１  Ｎ型半導体基板
３０２  Ｐ型ウェル領域
３０３  Ｎ+型不純物領域
３０４  Ｐ+型不純物領域
３０６  画素分離領域
３０７  ゲート絶縁膜
３０８、３０９  接続電極
３１０  高濃度Ｐ型不純物領域
【図１】
2007299806.tif 000003
【図２】
2007299806.tif 000004
【図３】
2007299806.tif 000005
【図４】
2007299806.tif 000006
【図５Ａ】
2007299806.tif 000007
【図５Ｂ】
2007299806.tif 000008
【図５Ｃ】
2007299806.tif 000009
【図６】
2007299806.tif 000010
【図７】
2007299806.tif 000011
【図８】
2007299806.tif 000012
【図９】
2007299806.tif 000013
【図１０】
2007299806.tif 000014